Канцерогены

Все погибшие за период исследований животные изучаются  на предмет наличия опухолей. Часть  животных, кроме того, умерщвляется через фиксированные интервалы  времени (6, 12, 18 месяцев) для гистологических  исследований органов и тканей. Все  животные умерщвляются и обследуются  по завершении эксперимента. Особое внимание уделяют изучению органов, чувствительность которых к токсиканту удалось  выявить в ходе предварительных  экспериментов. Большие трудности  связаны с необходимостью получения  статистически значимых различий частот спонтанного появления опухолей в контрольных группах и индуцированного  роста, в группе получающих вещество животных. Как правило, для этого  требуется включение в эксперимент  большого числа животных. Обычно по 50 грызунов обоего пола в группе, т.е. минимум 300 животных: 50 самцов и 50 самок - 1,0 МПД; 50 самцов и 50 самок - 0,5 МПД и, соответственно, 100 животных в контроле. Нередко этого оказывается недостаточно, и результаты получаются малоубедительными, вызывающими сомнение. В таких  ситуациях приходится либо значительно  увеличивать число животных в  группах сравнения, либо использовать в эксперименте более высокие  дозы токсикантов.

В процессе работы оценивается видовая чувствительность к предполагаемому канцерогену, тип опухолевого роста, факторы, влияющие на канцерогенез (по возможности). Необходимо учитывать, что разные вещества могут вызвать образование опухоли  одного и того же типа, и, напротив, одно и то же вещество может провоцировать  развитие разных опухолей. При этом возможны 4 варианта эффектов:

- увеличение  частоты "обычно" встречающихся  опухолей;

- появление  опухолей "нового" типа;

- новое  сочетание опухолей;

- сокращение  сроков развития опухоли. 

Детальное описание методов выявления канцерогенной  активности можно найти в специальной  литературе.

Канцерогенная активность различных веществ, выявляемая в эксперименте, колеблется в широких  пределах (рисунок 7).

Рисунок 7. Канцерогенная активность некоторых  химических соединений

Все вещества, для которых показана способность  вызывать опухоли у животных, рассматриваются  как опасные и для человека. Однако видовая чувствительность к  канцерогенам выражена очень значительно. Можно считать доказанным, что:

- вещество, вызывающее опухоль у животных  одного, двух и даже трёх видов,  не обязательно канцерогенно  для человека;

- зависимость  "доза-эффект" (см. ниже), получаемая  в ходе исследований на лабораторных  животных, совсем не обязательно  имеет аналогичные параметры  для человека, отсюда и пороги  безопасного действия токсикантов  для животных и человека в  строгом смысле могут быть  разными; 

- у животных  канцерогены как увеличивают  частоту возникновения опухолей, так и сокращают сроки их  развития; у человека эти эффекты  могут не воспроизводиться;

- органы-мишени  для одного и того же канцерогена  у лабораторного животного и  человека могут быть различными.

С учетом сказанного становится понятным, почему канцерогены для животных автоматически  не признаются канцерогенными для человека, и почему простая экстраполяция  экспериментальных данных, полученных в опытах на животных, на человека невозможна.

8.2. Эпидемиологические исследования

Окончательное суждение о канцерогенности вещества для человека является результатом  масштабных эпидемиологических исследований. Как правило, утверждение признается справедливым лишь при выполнении ряда условий:

- выявленное  увеличение частоты новообразований  в обследованной популяции не  может быть объяснено действием  случайных причин;

- аналогичные  результаты получены в ходе  нескольких независимых исследований;

- доказано, что частота появления опухолей  изменяется при изменении дозы  канцерогена и времени прошедшего  от момента его воздействия. 

Однако  достаточно часто интерпретация  получаемых результатов весьма затруднена целым рядом обстоятельств, таких  как:

- мобильность  человеческих популяций, что затрудняет  верификацию факта воздействия  потенциального канцерогена; 

- продолжительность  действия токсиканта и длительность  скрытого периода. Латентный период  злокачественных заболеваний крови  у человека составляет 5 - 10 лет,  тканей - 20 и более лет; 

- изобилие  личностных особенностей, влияющих  на канцерогенез: курение, употребление  различных препаратов, бытовые привычки (в том числе хобби) и др.;

- возможность  работы на нескольких предприятиях;

- не  всегда корректная документированность  факта воздействия; 

- дефекты  диагностики опухолей;

- возможность  действия на людей иных, не  оцениваемых в исследовании факторов;

- возрастная  зависимость патологии (более  60% раков встречаются у лиц  старше 65 лет).

Вследствие  сказанного, МАИР рекомендует относить данные, получаемые в ходе эпидемиологических исследований, к одной из следующих  категорий:

- достаточные  для утверждения, что канцерогенез  является следствием воздействия  конкретного этиологического фактора; 

- ограниченно  значимые для констатации канцерогенности  ксенобиотика, так как в исследовании  сомнителен контроль, не исключены  возможные альтернативные объяснения  выявленных эффектов;

- недостаточные  для признания канцерогенности  вещества, вследствие слабости проведенного  исследования, либо отсутствия причинно-следственных  связей между действующим фактором  и частотой новообразований в  обследуемой популяции. 

Эпидемиологическое  изучение канцерогенности вещества, действующего как профессиональный фактор или экополлютант должно строиться  с учетом определенных принципов:

- учитываемые  в исследовании случаи раков  должны быть подтверждены документально  на основании клинического или  патологоанатомического материала; 

- следует  оговаривать сроки, в рамках  которых оценивается частота  возникновения новообразований  в популяции. В группу регистрируемых, должны включаться лица, работавшие (проживавшие) в оцениваемый период  времени в условиях, которые могут  быть объективно охарактеризованы;

- выявленную  частоту возникновения новообразований  следует сравнивать с ожидаемой  частотой. Эта характеристика может  быть получена в административных  структурах министерства здравоохранения,  накапливающих информацию об  онкологической заболеваемости  населения. Сравнение должно быть  стандартизовано по возрастным  группам; 

- после  установления общей онкологической  обстановки необходимо выяснить  какие виды раков встречаются  чаще в обследуемой популяции; 

- анализ  полученных данных необходимо  проводить с учетом продолжительности  скрытого периода в развитии  опухоли. Если опухоль развилась  спустя непродолжительное время  после действия токсиканта, её  развитие вероятно не связано  с этим действием; 

- в ходе  обследования необходимо выявить  возможность действия других  факторов, влияющих на канцерогенез: курение, злоупотребление лекарствами,  наследственную предрасположенность  к новообразованиям, действие иных  потенциальных канцерогенов и  т.д. 

- желателен  мониторинг окружающей среды,  либо информация о содержании  вредных веществ на рабочем  месте; 

Конкретный  метод установления причинно-следственных связей между действием оцениваемого фактора и развитием неопластических  процессов выбирается в соответствии с общей методологией эпидемиологических исследований (см. раздел "Эпидемиологические методы исследования в токсикологии").

9.Оценка риска химического канцерогенеза

9.1. Проблемы оценки риска

Принципиальная  задача оценки риска химического  канцерогенеза - установление его количественных характеристик для лиц, контактирующих с малыми дозами потенциальных канцерогенов. Как указывалось ранее, на современных  производствах целый ряд веществ  может быть отнесен к числу  опасных. Постановка задачи обусловлена  необходимостью стандартизовать допустимые уровни воздействия этих токсикантов, с учетом вероятности развития опухолей у работающих. В настоящее время  постулируется тезис: "Ни одно вещество не может быть признано абсолютно  безопасным даже в диапазоне действия малых доз и концентраций, если в ходе экспериментов, или иным образом, установлено, что оно вызывает рак  у человека или животных" (концепция  беспороговости действия). Так как  в ходе эпидемиологических исследований не представляется возможным установить количественные параметры зависимости "доза-эффект", этим методом характеристики риска развития опухолей при различных  дозовых нагрузках найдены быть не могут. В этой связи основным является экспериментальный подход к решению  задачи. Однако, как указывалось  ранее, и здесь получаемые результаты сложны для интерпретации.

Противоречие  состоит в следующем. Исследователя  интересуют количественные характеристики увеличения частоты опухолевого  роста при длительном действии вещества в малых дозах, в которых он может действовать в реальных производственных, бытовых, экологических  условиях. Однако поскольку при действии в малых концентрациях положительный (канцерогенный) эффект в эксперименте выявляется редко, для получения  статистически достоверного результата требуется, либо ввести в опыт очень  большое количество животных, что  трудно выполнимо, либо изучать зависимость "доза-эффект" при высоких дозах  токсиканта, а затем математическими  методами экстраполировать полученный результат к малым дозам. Опыты  с "большими" дозами токсикантов  могут быть выполнены на относительно малом количестве животных (см. выше) и в ограниченные сроки. Однако этап экстраполяции требует математического  аппарата, адекватно описывающего характер зависимости "доза-эффект" во всем диапазоне действующих доз. Существует ряд математических, статистических и других подходов к анализу экспериментально полученного фактического материала, позволяющих, в известной степени, преодолеть эту трудность.

9.2. Математические модели, описывающие зависимость доза - эффект

Вероятность обнаружения опухоли данного  вида в обследуемой группе, не контактировавших с канцерогеном особей всегда выше нуля. Это связано с действием  разнообразных факторов окружающей среды, провоцирующих опухолевый рост. Математическое моделирование призвано предсказать вероятность развития рака (р), как функцию дозы действующего токсиканта (d), с учетом этого обстоятельства. Наблюдаемыми и количественно оцениваемыми в ходе эксперимента эффектами могут  быть смерть, потеря веса, число новообразований  в группе. Непременными условиями  моделирования являются:

- достаточное  количество изученных доз (минимум  четыре) и животных, протестированных  на каждой дозе;

- учет "фоновых" значений оцениваемых  параметров;

- математическая  форма представления зависимости  "доза-эффект";

- адекватные  методы оценки параметров модели.

Возможны  два способа учета "фона" при  изучении зависимости "доза-эффект":

1. (P_d - P₀)/(1 - P₀) = F(d)

2. P_d = F(d + d₀),

где: Р₀ - фоновая вероятность (частота) развития новообразования; P_d - вероятность развития новообразования при воздействии токсиканта в дозе d; F(d) - кумулятивное распределение позитивных ответов (канцерогенез) в зависимости от действующей дозы.

В первом случае исходят из допущения, что  ответ на воздействие определённой дозы не зависит от фоновой ответной реакции. Этот подход используют наиболее часто. Во втором случае принимается  допущение, что вероятность развития эффекта есть следствие суммарного действия "фоновой" и действующей  доз. Как правило, указанное различие в подходах к оценке не сказывается  существенным образом на получаемых результатах, особенно при действии веществ в малых дозах.

Для экстраполяции  результатов, получаемых в опытах с  действием больших доз, к условиям воздействия токсиканта в малых  дозах, применяются математические модели разных видов. Наиболее часто  используют логнормальную модель и  модель логит-преобразования. Первая имеет  вид:

lg[ P/(1-P)] = a + b lgd ,

где а,b - параметры уравнения.